變頻器的應(yīng)用與維護(hù)

付楠

（大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠工程技術(shù)大隊(duì)，黑龍江 大慶 163000）

在礦山開采當(dāng)中壓縮機(jī)采用變頻技術(shù)可以節(jié)省大量的電費(fèi)，同時(shí)延長壓縮機(jī)壽命。另外變頻器還具有過壓、過載、過流保護(hù)作用。在工業(yè)自動(dòng)化不斷推進(jìn)的進(jìn)程里，變頻器的應(yīng)用越來越廣泛。故此，弄清楚其基本構(gòu)造和基本原理，了解其故障原因以及維護(hù)方法，對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)有積極意義。

1 變頻器構(gòu)造、基本原理以及應(yīng)用注意事項(xiàng)

（1）變頻器基本構(gòu)造。主要有整流單元、濾波單元、逆變單元、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元、控制單元組成。變頻器沒有誕生以前利用直流電動(dòng)機(jī)來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，而變頻器通過以上組成簡化了變頻機(jī)制并且縮小了設(shè)備體積，這樣使得整體具有集成效果，減少了維修幾率。

（2）變頻器基本原理。簡單來說，其就是通過各組件發(fā)揮作用，將工頻電流轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N頻率的交流電，這樣作用于電機(jī)使得其速度發(fā)生改變。基本過程是：第一，主電路被控制電路控制；第二，整流電路將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，并將其輸入中間電路；第三，中間電路對(duì)直流電進(jìn)行平滑濾波處理并將其輸入逆變電路；第三，在逆變電路作用下直流電再次轉(zhuǎn)化為交流電。一些更為復(fù)雜的變頻器還需要匹配專業(yè)CPU來計(jì)算具體的轉(zhuǎn)矩。

（3）變頻器應(yīng)用注意事項(xiàng)。第一，要詳細(xì)了解負(fù)載功率，按照要求來選擇變頻器，避免功率不足導(dǎo)致變頻器發(fā)揮不了作用，若是功率過大又會(huì)造成電能浪費(fèi)。第二，變頻器存在通用變頻器、風(fēng)機(jī)以及泵類專用變頻器、主軸專用變頻器。需要根據(jù)具體用途選擇對(duì)應(yīng)的變頻器。若是普通負(fù)載選擇通用型的變頻器即可。第三，電流要求。一般在變頻器產(chǎn)品銘牌上都有對(duì)應(yīng)的要求，按照要求供電運(yùn)行即可。不過若是具有較大慣性的負(fù)載，為了避免設(shè)備損傷需要同時(shí)選擇帶有制動(dòng)單元的變頻器。第四，若是電機(jī)屬注塑機(jī)、壓縮機(jī)，又或者是電機(jī)具有帶載啟動(dòng)特點(diǎn)，特別是六級(jí)之上電機(jī)，變頻器選擇需要在推薦標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上提高一檔。第五，需要另外注意的是，變頻器容量是以電動(dòng)機(jī)額定電流為準(zhǔn)，但是富裕量過大，則會(huì)造成電能浪費(fèi)，同時(shí)整體設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性并沒有得到明顯提升。第六，以電機(jī)額定電流為參考選擇變頻器，其便是確保電機(jī)和變頻器是最佳適配狀態(tài)，為了穩(wěn)妥起見，一般都是要變頻器容量稍大于電機(jī)額定功率。誠然在實(shí)際使用當(dāng)中，電機(jī)額定功率會(huì)有損失，這就意味著按照電機(jī)額定功率選擇變頻器是恰當(dāng)?shù)摹?/p>

2 變頻器的常見故障

（1）過電流跳閘。該故障是變頻器最容易出現(xiàn)的故障。主要有以下幾種情況：第一，通電即跳現(xiàn)象，即電閘不能復(fù)位。導(dǎo)致該種故障的原因有：內(nèi)部模塊故障、驅(qū)動(dòng)電路故障、檢

測(cè)電路故障。第二，重新啟動(dòng)一提速便跳閘，導(dǎo)致這樣結(jié)果的是：負(fù)載側(cè)發(fā)生短路；機(jī)械卡頓、逆變電路故障；電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩過?。煌蟿?dòng)系統(tǒng)不能運(yùn)轉(zhuǎn)。第三，重新啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程里跳閘，平速、升速、降速都會(huì)發(fā)生跳閘，導(dǎo)致這一結(jié)果的原因有：升速、降速時(shí)間值太小引起誤動(dòng)；低頻時(shí)空載電流因?yàn)檗D(zhuǎn)矩補(bǔ)償過大而發(fā)生大電流；不當(dāng)整定電子熱繼電器，動(dòng)作電流設(shè)置過小，容易引起設(shè)備誤動(dòng)。

（2）過電壓跳閘，欠電壓跳閘。導(dǎo)致過電壓跳閘的原因是：電源電壓過高；降速時(shí)值過?。辉诮邓龠^程里再生制動(dòng)當(dāng)中放電單元發(fā)生故障，不能放電、不能完全放電、來不及放電。例如臺(tái)達(dá)變頻器在停機(jī)過程里發(fā)生OU報(bào)警，維修之時(shí)需要弄清楚OU報(bào)警的原因：變頻器減速階段發(fā)生報(bào)警，表明旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)被電機(jī)轉(zhuǎn)子快速切割而產(chǎn)生了能量，該能量被逆變環(huán)節(jié)二極管傳導(dǎo)給了直流環(huán)節(jié)，最終升高電流母線電壓而導(dǎo)致報(bào)警。導(dǎo)致欠電壓跳閘的原因有：電源缺相；電源電壓??；整流橋發(fā)生故障。

（3）過熱。過熱在變頻器的使用當(dāng)中出現(xiàn)幾率也較高，導(dǎo)致該故障原因主要有：周圍環(huán)境溫度高；風(fēng)機(jī)堵轉(zhuǎn)；溫度傳感器功能下降或者質(zhì)量差；電機(jī)過熱。一般若是夏天操作過程里發(fā)生這類故障，可以考慮變頻器制冷出現(xiàn)問題導(dǎo)致通風(fēng)不佳，或者感受周圍環(huán)境看溫度是否明顯升高。應(yīng)對(duì)措施建議采用強(qiáng)制冷方式使得變頻器持續(xù)發(fā)揮功能。

（4）過載故障。一般來說過載故障需要明確是變頻器過載還是電動(dòng)機(jī)過載。因?yàn)樽冾l器是根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定功率選擇的，而電動(dòng)機(jī)一般具有很強(qiáng)的抗過載能力，所以發(fā)生過載故障的一般都是因?yàn)樽冾l器過載。具體的確認(rèn)可以檢測(cè)變頻器的輸出電壓。

（5）SC故障。該類故障屬于變頻器常見故障之一，其主要原因之一是IGBT模塊損壞，另外驅(qū)動(dòng)電路損壞同樣可以導(dǎo)致該故障。需要說明的是，IGBT模塊損壞出現(xiàn)的故障體現(xiàn)有電機(jī)抖動(dòng)、三相電流、電壓失衡、顯示存在頻率卻沒有電壓輸出等。據(jù)此可以初步認(rèn)定變頻器出現(xiàn)了SC故障。

3 變頻器的保養(yǎng)與維護(hù)

現(xiàn)在我國電子技術(shù)發(fā)展極快，變頻器更新?lián)Q代十分頻繁，最開始是逆變整流一體，而今成為分體式，從性能來說較比之前有了明顯提升，功能更加綜合。目前變頻器廠家眾多不過功能上都是大同小異。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中會(huì)因?yàn)橥庠诃h(huán)境影響等因素，會(huì)導(dǎo)致其性能有一定的改變。在故障方面也存在很大的雷同性，對(duì)應(yīng)的處理方案也類似。在具體應(yīng)用當(dāng)中需要對(duì)變頻器進(jìn)行動(dòng)態(tài)的良好維護(hù)，這樣才能降低其故障發(fā)生幾率延長使用壽命。反過來說，若是保養(yǎng)維護(hù)工作跟不上就會(huì)導(dǎo)致其故障頻發(fā)，最終導(dǎo)致變頻器過早退役。正因?yàn)槿绱诵枰覀儗?duì)變頻器的保養(yǎng)維護(hù)給予足夠的重視。

3.1 日常使用維護(hù)和檢查

在日常檢查當(dāng)中主要有以下步驟：（1)對(duì)進(jìn)出線進(jìn)行檢查，主要是確認(rèn)其是否發(fā)熱，螺栓是否松動(dòng)，若是松動(dòng)需要禁錮；（2）對(duì)變頻器的風(fēng)扇展開排查，要確認(rèn)其功能正常；（3）在變頻器工作過程里要注意其是否有異味出現(xiàn)，主要是辨別其是否會(huì)因?yàn)榫植窟^熱或者磨損，又或者絕緣體老化；（4）對(duì)控制面板展開檢查，或者確認(rèn)儀表顯示的電壓、電流是否在標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)。（5）要認(rèn)真觀察或者傾聽變頻器是否發(fā)出警報(bào)聲或者出現(xiàn)故障。

3.2 定期檢查

定期檢查主要包括了定期檢修、大型檢修以及年度檢修，三者都是相對(duì)來說周期較長的檢修工作，主要目的是檢查組件是否老化磨損。三者可以對(duì)日常檢查當(dāng)中不能詳細(xì)檢查的一些元器件進(jìn)行認(rèn)真檢查，排除潛在故障。具體操作上主要有：（1）首先拆除變頻器控制面板、通訊板的連線，主板拆下以后需要進(jìn)行清潔，一般都是用毛刷或者吹風(fēng)機(jī)來將灰塵清除。另外還需要對(duì)電子板灰塵一并清理。（2）需要對(duì)電子板背面連線展開檢查排除虛接、焊接不良可能性，觀察連線是否出現(xiàn)變色情況，是否存在絕緣破損，若是出現(xiàn)了情況需要及時(shí)更換。（3）要對(duì)輸入輸出電抗器展開檢查，集中觀察其連線是否變色松動(dòng)，要通過嗅以及看的方式來確認(rèn)單個(gè)電抗器中間絕緣介質(zhì)性質(zhì)，若是老化需要處理。（4）檢查逆變模塊。IGBT管是好是壞，在判斷上需要融入萬用表，使用上用該表的二極管對(duì)PN結(jié)正向壓降展開檢測(cè)。需要注意的是，檢測(cè)開始前需要給IGBT管放電，這樣才能確保檢測(cè)結(jié)果正確。正常情況時(shí)IGBT管CC極間正向壓降基本上為0.5伏。若是該管的3個(gè)引腳之間電阻非常小，證明該管已經(jīng)擊穿；若是檢測(cè)發(fā)現(xiàn)3個(gè)引腳電阻很大，意味著該管開路已經(jīng)毀壞。（5）檢查功率模塊。該模塊屬于三相橋式輸出電路，具體組成包括兩部分：第一部分是二極管形成的單相或者三相橋式整流電流；第二部分則是6個(gè)IGBT管和6個(gè)阻尼二極管形成的三相橋式電路。對(duì)該模塊展開檢測(cè)一般都是利用指針萬能表的R極管和輸極來進(jìn)行判斷。其中將萬用表調(diào)整到R×1k位置，對(duì)6個(gè)IGBT管柵極、發(fā)射極電阻展開檢測(cè)，正常情況下電阻值是相等的，若是不相等的話說明驅(qū)動(dòng)電路或者IGBT管已經(jīng)壞掉。不過這個(gè)方法只是對(duì)IGBT擊穿性損壞有效，開路性損壞這個(gè)方法檢測(cè)不出。將將電路板上的功率模塊拆下來，用萬用表對(duì)6個(gè)IGBR管逐個(gè)測(cè)量，若是其不能導(dǎo)通或者截止，證明該管已經(jīng)毀掉。

4 結(jié)語

變頻器應(yīng)用和維護(hù)屬于理論、實(shí)踐要求都比較嚴(yán)格的工作，需要在具體工作里積極學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能保證自己的技能不斷提升，能夠?yàn)樵O(shè)備持續(xù)安全運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障。